Влияние термоэлектрической неоднородности на точность измерения температуры термопарами

• Автор: Каржавин, Владимир Андреевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

Цель

Научная новизна

Практическая ценность

Внедрение результатов работы

Публикации и доклады

Автор защищает

Объем и структура работы

ГЛАВА 1 ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Развитие научных знаний о термоэлектричестве
1.2 Классическая теория термоэлектричества
1.3 Интегральное описание термоэлектрических эффектов
1.4 Термоэлектрическая неоднородность
1.5 Методы искусственного старения термопар и развития ТЭН
1.6 Методы изучения ТЭН
Определение термоэлектрической нестабильности
Важность и различия градуировки и исследования неоднородности
Принципы проверки неоднородности
Классификация методов исследования неоднородности по точности
Факторы, влияющие на точность измерений ТЭН
Методы исследования ТЭН, дающие ложные результаты
Тест на однородность
Метод точечного нагрева
1.7 Истинные методы исследования неоднородности
Метод однополярного градиента температуры
Двуполярный метод асимметричного градиента температуры
Двуполярный метод симметричного градиента температур
1.8 Выводы главы
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ТЭН
2.1 Термоциклирование
2.2 Термоударьт
2.3 Установка исследования ТЭН
2.4 Математическое моделирование эксперимента
2.5 Термостаты с флюидизированной средой
2.6 Определение оптимального режима исследования проявления ТЭН для термостата с
флюидизированной средой
2.7. Выводы главы
ГЛАВА 3 ИЗУЧЕНИЕ ТЭН И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1 Результаты термоциклирования
3.2 Результаты исследования влияния термоударов на термопары
3.2.1 Предварительные испытания
3.2.2 Массовые испытания воздействия термоударов на термопары типа НН
3.2.3 Результаты исследования проволочных термопар
3.2.4 Результаты исследования кабельных термопар диаметром 2 мм
3.3 Результаты исследования микроструктуры и химического состава термоэлектродов термопар, подвергнувшихся 500 термоударам
3.4 Выводы главы
ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ТЭН НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1 Бюджет неопределенности измерения температуры
4.1.1 Случайные эффекты при измерении, иско
4.1.2 Неопределенность регистрирующих приборов, ипртора
4.1.3 Разрешающая способность измерительного прибора, ирс
4.1.4 Неопределенность компенсации температуры опорных спаев, иопор
4.1.5 Неопределенность удлинительной линии, и„ртойа
4.1.6 Неопределенность индивидуальной статистической характеристики ТП, иисх и икд
4.1.7 Нестабильность за межповерочный интервал (АШИ), иьрейф
4.1.8 Термоэлектрическая неоднородность ТП. итэн
4.1.9 Нестабильность измеряемой температуры, ынестаб
4.1.10 Тепловой контакт со средой, япечь
4.2 Примеры расчета расширенной неопределенности измерения температуры термопарами
4.2.1 Технические измерения
4.2.2 Лабораторные измерения
4.2.3 Точные технические измерения
4.3 Выводы главы
ГЛАВА 5 БЕЗДЕМОНТАЖНАЯ ПОВЕРКА ТЕРМОПАР
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
В современной науке, промышленности и энергетике (особенно атомной) все более строгие требования предъявляются к точности измерения параметров технологических процессов вообще и температуры в частности. Анализ средств контроля и регулирования технологических процессов современного промышленного предприятия, проведенный отечественными и зарубежными специалистами, показывает, что 40—50% всего объема измерений на предприятии составляют процессы измерения и регулирования температуры рабочей среды, а также основных узлов технологических агрегатов [1].
При большом разнообразии средств измерений в области средних температур (оптические пирометры, проволочные и пленочные термометры сопротивления, термопары, термодиоды, ртутно-стеклянные термометры и т.п.) преобладающее применение находят приборы для контактных методов измерения температуры. Значительная часть всех температурных измерений в промышленности и научных исследованиях приходится на долю термоэлектрических преобразователей, чувствительными элементами которых являются термопары. Данный факт связан с рядом их преимуществ по сравнению с остальными преобразователями, а именно:
• широкий диапазон измеряемых температур;
• удобство монтажа и обслуживания (возможность изгиба и придания любой формы термопаре, расположение термопар на значительном расстоянии от вторичных приборов);
• компактное исполнение;
• возможность экранировки.
Требования к точности измерения и регулирования температуры технологического процесса неуклонно возрастают, т.к. они напрямую воздействуют на рентабельность производства и качество конечного продукта. Это касается производств многих продуктов и процессов от автомобильных бензинов, металлического литья, учета тепла на станциях теплоснабжения, до продуктов питания. Кроме того, точное знание температуры определяет степень безопасности многих технологических процессов. В связи с этим вопрос достоверности показаний термопар приобретает все большую актуальность.
. В бюджет неопределенности измерения стационарной температуры с помощью термопар входят такие составляющие, как:
• неопределенность измерения ТЭДС регистрирующим прибором;

Здесь Т(х) — форма температурного профиля; —(х) - градиент температуры; — ис-

тинная неоднородность; д'Е(х) - экспериментальная кривая ТЭН. Кривые а, а' - соответствуют двуполярному методу симметричного градиента; Ь,Ь' - методу двух сред.
1.8 Выводы главы
В главе кратко рассмотрена история развития учения о термометрии, в том числе о возникновении термоэлектрической неоднородности (ТЭН) термоэлектродов. Рассмотрены определения понятия ТЭН, методы искусственного создания ТЭН, методы исследования ТЭН. Обоснован выбор наиболее эффективного метода определения ТЭН: метод двух сред, отличающийся минимальным искажением формы кривой ТЭН.